Čipy se opraví samy, ani to nepostřehnete

Helena Vrecková  |  Věda

Elektronické čipy budoucnosti se samy dokážou během krátkého okamžiku opravit. Uživatel zařízení tedy ani nepozná, že došlo k poruše.

Součástky v elektronických výrobcích se dají jen velmi těžko opravit v domácích podmínkách. Týká se to také integrovaných obvoců, kdy i při poruše malého okruhu dojde selhání celého čipu.

Co kdyby se tento integrovaný čip dokázal opravit sám? Navíc dostatečně rychle, takže byste si ani nevšimli, že došlo k nějaké poruše.

Mikrokapsle jako léčebná kúra

Integrovaný čip je elektronická součástka, tvořená spojením (integrací) mnoha jednoduchých elektronických součástek. Společně tvoří elektrický obvod. Takové čipy se používají téměř ve všech elektronických zařízeních.

Nápad vytvořit samoopravný čip vznikl na Illinoiské univerzitě v Urbana-Champaign. Vědci již dříve vyvíjeli systém pro samoopravu polymerních materiálů a vytvoření samoopravných čipů pro ně znamenalo jen přizpůsobení své techniky. Tým vytvořil mikrokapsle s tekutým kovem, které položil na zlaté obvody v čipu. Při poškození obvodu se současné poškodí i kapsle, její obsah zaplní trhlinu v obvodu a obnoví jeho chod.

Mikroskopický pohled na mikrokapsle.

Při testování vědci použili buď mikrokapsle široké 10 mikronů, které položili přímo na do obvodu, nebo větší mikrokapsle o velikosti 200 mikronů. Ty byly umístěny na tenkém laminátu, který se pak položil na obvody. V obou případech kapsle obsahovaly eutektickou slitinu galia a india  – kovový materiál s vysokou vodivostí a nízkou tavící teplotou (PDF).

Podívejte se na video, jak se tato slitina chová:

Vědci do čipu záměrně vytvořili rýhy, které přerušily obvody, a sledovali jejich zacelování. Zjistili, že prasklé mikrokapsle v místě poškození opravily téměř všechny obvody. To vše se navíc odehrálo během jedné milisekundy.

Bez lidské pomoci

Čip s menšími kapslemi ale měl v místě předchozího poškození menší vodivost. Ani čip s většími kapslemi neprošel v testech na sto procent, protože byly méně úspěšné v zacelování prasklin. Výzkumný tým tedy kapsle namíchal, aby zvýšil úspěšnost. Takto opravené zařízení bylo čtyři měsíce sledováno a během této doby podle vědců nedošlo k žádné ztrátě funkčnosti.

Schéma obnovení vodivosti obvodů. Zdroj: Scott White, University of Illinois

Výhodou takto opravených čipů je, že mikrokapsle se zlomí jen v místě poškození. Pokud by došlo k dalšímu prasknutí, zůstane většina kapslí použitelných k jeho opravě. Navíc není potřeba žádný lidský zásah. Vědci předpokládají, že ve většině případů si uživatel ani nevšimne, že během používání přístroje došlo k jeho poruše i opravě.

Nejčtenější